CN207819499U - 主被动结合升降压电池均衡电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种主被动结合升降压电池均衡电路；均衡电路包括m个串联的电池组和m个与之对应的电池均衡单元。所述电池均衡单元包括组内被动均衡电路和主动均衡变压器。本实用新型在被动均衡的基础上增加了电池组间主动均衡电路。能对电量不均衡的电池组进行大电流能量调整。在面对多节电池串联的电池均衡场景下，也能达到较高的均衡效率。有效提升了均衡时间、节约了电池能量。

Description

主被动结合升降压电池均衡电路

技术领域

本实用新型属于电池管理技术领域，具体设计到一种主被动结合升降压电池均衡电路。

背景技术

在电池管理系统中，需要对串联的电池组能量进行管理。电池均衡电路通过对电池能量的干预实现电池能量的均衡，可以提高电池组的可用容量。通过能量耗散实现串联电池间能量均衡的电路称为电池被动均衡电路。被动均衡通常使用电阻对能量较高的电池进行放电。通过能量转移实现串联电池间能量均衡的电路称为电池主动均衡电路。主动均衡电路通过电容或电感等器件作为中间能量载体，从而实现能量搬移功能。

电池主动均衡将能量直接通过电阻以散热形式消耗掉，结构简单但造成了能量的浪费。主动均衡电路结构较为复杂、成本较高，但可以实现电池能量的回收利用。因此电池均衡电路需要在控制系统复杂度、节约成本的同时提高电池能量的回收比例。

实用新型内容

本实用新型结合主动均衡和被动均衡，提出了一种主被动结合升降压电池均衡电路。

一种主被动结合升降压电池均衡电路,包括串联电池包、均衡单元和均衡控制电路；所述串联电池包由m*n个电池串联而成，包括m个电池组，每个电池组由n节电池串联而成；所述均衡单元与m个电池组一一对应；所述每个均衡单元包括n个均衡电阻、n个MOS管、1个DC/DC变换器；每个DC/DC 变换器包括一个变压器和两个MOS管；

一个均衡单元中每节电池正极与一个均衡电阻的一端连接，均衡电阻的另一端与第一MOS管的漏极连接，第一MOS管的源极与电池的负极连接；每个变压器的副边一端与电池组正极连接，变压器的副边的另一端与第二MOS 管的漏极连接，第二MOS管的源极与电池组的负极连接，变压器原边的一端电池包母线的正极连接，变压器原边的另一端与第三MOS管源极连接，第三MOS管的漏极与电池包母线的负极连接；所有的MOS管的栅极接均衡控制电路。

进一步地，所述DC/DC变换器采用隔离双向DC/DC升降压电路。

进一步地，所述均衡单元内设有PWM调制脉冲输出模块。

与现有电池均衡电路相比，本实用新型的有益效果如下：本实用新型在现有被动均衡的基础上添加了主动均衡电路。本实用新型不仅可以完成电量差异较小的被动均衡，当电池电量差异较大的时候，也可以实现大功率主动均衡。可以快速地对电量较高或较低的电池组进行能量调整。有效地提高了电池均衡的灵活性、提高电池均衡的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案下面对实施例描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实例中的附图，对本实用新型实例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示的电池均衡电路分为串联电池包、均衡单元。本实施例串联电池包由m*n个电池串联而成，分为电池组1、电池组2、……、电池组m，所述电池组由n节电池串联而成。所述均衡单元与m个电池组一一对应。所述均衡单元包括n个均衡电阻、1个DC/DC变换器、及均衡控制电路。n个均衡电阻分别与电池组n个电池一一对应。DC/DC变换器原边与电池组并联，副边与电池包母线正负端相连接。

进一步地，本实施例均衡电阻R1_1与MOS管Q1_1漏极相连接，Q1_1 源极连接到单体电池之间的节点处，栅极与PWM1_1控制信号相连接，R1_n 与Q1_n采用类似连接方式。所述变压器T1一边与MOS管Qs_1漏极相连接，源极与电池包串联节点相连接，Qs_1栅极与PWMs_1控制信号相连接。变压器T1副边与MOS管Qp_1漏极连接，源极与电池母线负端连接,Qp_1 栅极与PWM1p_1控制信号相连接。

本实施例中，DC/DC变换器采用隔离双向DC/DC升降压电路电路。

本实施例中，均衡单元内设有PWM调制脉冲输出模块。

本实用新型通过电池管理芯片输出PWM调制脉冲驱动Q1_1、Q1_2、 Q1_3…Q1_n导通和关闭从而控制电池被动均衡电流的大小。

本实用新型使用MCU控制器通过其内部的PWM调制脉冲输出模块输出 PWM波，通过MOS驱动芯片驱动Qs_1、Qp_1的导通和截止，从而控制主动均衡方向及电流大小。

本实用新型不仅可以实现单体电池的被动均衡。当电池组之间电量差异较大的时候，对应的管理单元的主动均衡电路可以开启对较高电量的电池组进行大电流放电，对较低电量的电池组进行大电流充电。当通过主动均衡对电池组放电时，电池组放出的能量通过变压器给整个电池包充电，其中可以通过控制MOS管Qs_1的导通时间从而控制主动均衡电流的大小。当通过主动均衡对电池组充电时，电池组充电的能量来自于电池包通过变压器传递的能量，其中可以通过控制MOS管Qp_1的导通时间从而控制主动均衡电流的大小。

本实用新型可以实现电池组的主被动混合均衡。当单体能量差异较小的时候，均衡单元内控制电路输出PWM波驱动能量较高电池对应的MOS导通，电池能量通过电阻释放，从而实现电池组能量的被动均衡。如：当电池B1_1能量较高的时候，驱动电路输出PWM波PWM1_1驱动MOS管Q1_1 导通，电池能量通过电阻R1_1释放。本实用新型不仅可以对电池进行被动均衡，而且可以实现灵活的电池组主动能量均衡。当存在能量差异较大的电池组的时候，控制电路输出对应的PWM波驱动升降压电路工作。当高压侧MOS管工作的时候，电池包能量通过变压器给电池组充电，可以对能量较小的电池组进行快速的能量补充。当低压侧MOS管工作的时候，电池组能量通过变压器给电池包进行充电，可以将对较高能量的电池组进行快速的放电。如：当电池组1能量较高的时候，均衡单元1内控制电路输出 PWMs_1驱动变压器工作，电池组1能量快速释放。当电池组1能量较低的时候，均衡单元1内控制电路输出PWMq_1驱动变压器工作，电池组1得到快速的能量补充。

本实用新型突破了主动均衡电路结构复杂，难以应用于大量单体电池串联的场景的限制。提高了多电池串联电池组的均衡效率，能够快速地达到均衡的目的。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.主被动结合升降压电池均衡电路，其特征在于，包括串联电池包、均衡单元和均衡控制电路；所述串联电池包由m*n个电池串联而成，包括m个电池组，每个电池组由n节电池串联而成；所述均衡单元与m个电池组一一对应；所述每个均衡单元包括n个均衡电阻、n个MOS管、1个DC/DC变换器；每个DC/DC变换器包括一个变压器和两个MOS管；

一个均衡单元中每节电池正极与一个均衡电阻的一端连接，均衡电阻的另一端与第一MOS管的漏极连接，第一MOS管的源极与电池的负极连接；每个变压器的副边一端与电池组正极连接，变压器的副边的另一端与第二MOS管的漏极连接，第二MOS管的源极与电池组的负极连接，变压器原边的一端电池包母线的正极连接，变压器原边的另一端与第三MOS管源极连接，第三MOS管的漏极与电池包母线的负极连接；所有的MOS管的栅极接均衡控制电路。

2.如权利要求1所述的主被动结合升降压电池均衡电路，其特征在于：所述DC/DC变换器采用隔离双向DC/DC升降压电路。

3.如权利要求1所述的主被动结合升降压电池均衡电路，其特征在于：所述的均衡单元内设有PWM调制脉冲输出模块。